Як обчислити масу газу

Досить часто постає питання: як можна обчислити масу будь-якого газу, що міститься в певному обсязі за певних умов (тиску, температурі)? Зробити ці обчислення нескладно, треба лише знати кілька правил.

Інструкція

1. Припустимо, перед вами поставлено завдання: треба визначити масу вуглекислого газу, що займає при нормальному тиску і кімнатній температурі обсяг в 0,18 м ^ 3. Насамперед згадайте універсальне правило, згідно з яким 1 моль будь-якого газу за нормальних умов займає обсяг, що дорівнює 22,4 літра. (Точніше – 22, 414 літри, але для спрощення розрахунків цю величину можна округлити).

2. Потім переведіть цей вам обсяг у літри. 0, 18м ^ 3 – це 180 літрів. Відповідно, в ньому міститься 180/22,4 = 8,036 молів вуглекислого газу.

3. А тепер залишається останній крок. Формула вуглекислого газу – СО2. Його молярна маса: 12 + 16 * 2 = 44 грама/моль. Тобто в одному молі вуглекислого газу міститься приблизно 44 грами цієї речовини. Скільки ж його в 8,036 молях? Зробіть множення: 44 * 8,036 = 353, 58 грама або округлено 353,6 грама. Завдання вирішене.

4. Якщо вам треба знайти масу того ж вуглекислого газу, але що знаходиться за умов вельми відрізняються від нормальних? Наприклад, якусь кількість цього газу помістили в герметичну посудину об ‘ємом V, нагріли до температури Т, виміряли його тиск, який виявився рівним P. Питання: яка маса вуглекислого газу міститься в судині за таких умов?

5. І це завдання також дуже просте. Для її вирішення треба всього лише згадати про рівняння Менделєєва-Клапейрона, назване на честь двох видатних вчених. Воно було виведено ними для опису станів так званого “ідеального газу”. Його формула така: PV = MRT/m. Або в злегка видозміненій формі: PVm = MRT, де З – тиск в паскалях, V – об ‘єм в кубічних метрах, m – молярна маса газу, M – його фактична маса, T – температура в градусах Кельвіна, R – універсальна газова постійна, приблизно рівна 8,31.

6. Легко можна бачити, що фактична маса газу М обчислюється за формулою: М = PVm / RT. Підставивши в цю формулу всі відомі дані, і пам ‘ятаючи, що молярна маса вуглекислого газу m дорівнює 44 грама/моль, ви легко отримаєте відповідь.

7. Звичайно ж, ні вуглекислий газ, ні якийсь інший не є ідеальним газом. Тому, рівняння Менделєєва-Клапейрона не цілком точно описує його стан. Але, якщо умови не дуже сильно відрізняються від нормальних, похибки обчислень малі, і ними можна знехтувати.

Як знайти обсяг газу

Обсяг газу можна знайти за допомогою декількох формул. Вибрати відповідну потрібно, виходячи з даних в умові завдання величин. Велику роль при підборі необхідної формули відіграють умови середовища, а зокрема: тиску і температура.

Інструкція

1. Найбільш часто зустрічається в завданнях формула: V = n * Vm, де V – об ‘єм газу (л), n – кількість речовини (моль), Vm – молярний об’ єм газу (л/моль), при нормальних умовах (н.у.) є стандартною величиною і дорівнює 22,4 л/моль. Буває так, що в умові немає кількості речовини, але є маса певної речовини, тоді робимо так: n = m/M, де m – маса речовини (г), M – молярна маса речовини (г/моль). Молярну масу знаходимо по таблиці Д.І. Менделєєва: під кожним елементом написана його атомна маса, складаємо всі маси і отримуємо необхідну нам. Але такі завдання зустрічаються досить рідко, зазвичай в задачі присутнє рівняння реакції. Вирішення таких завдань щодо цього трохи змінюється. Розгляньмо приклад.

2. Який обсяг водню виділиться при нормальних умовах, якщо розчинити алюміній масою 10,8 г в надлишку соляної кислоти. Записуємо рівняння реакції: 2Al + 6HCl (ізб.) = 2AlCl3 + 3H2.Решаємо завдання про це рівняння. Знаходимо кількість речовини алюмінію, яка вступила в реакцію: n(Al) = m(Al)/M(Al). Щоб підставити дані в цю формулу, нам необхідно підрахувати молярну масу алюмінію: M (Al) = 27 г/моль. Підставляємо: n (Al) = 10,8/27 = 0,4 моль. З рівняння ми бачимо, що при розчиненні 2 моль алюмінію утворюється 3 моль водню. Розраховуємо яку ж кількість речовини водню утворюється з 0,4 моль алюмінію: n (H2) = 3 * 0,4/2 = 0,6 моль. Потім підставляємо дані у формулу по знаходженню обсягу водню: V = n * Vm = 0,6 * 22,4 = 13,44 л. Ось ми і отримали відповідь.

3. Якщо ми маємо справу з газовою системою, то має місце така формула: q (x) = V (x )/V, де q (x) (фі) – об ‘ємна частка компонента, V (x) – обсяг компонента (л), V – обсяг системи (л). Для знаходження обсягу компонента отримуємо формулу: V(x) = q(x)*V. А якщо необхідно знайти обсяг системи, то: V = V(x)/q(x).